本研究針對木質廢棄物製造之碳化材進行研究，研究時將不同來源木質廢棄物進行碳化處理，製造碳化材等機能性碳材料，再應用此碳化材至新用途。研究中探討六種不同樹種碳化材之比重與真密度、收炭率與收縮率、電阻係數、微結晶面尺寸、晶體層間距離等性質，並以掃描式電子顯微鏡觀測其組織構造，最後依其性質，針對碳化材電磁屏蔽與毒性氣體吸附等效能加以探討，以期達到碳化材新用途利用的目標。 經過探討得知碳化材比重、真密度與收縮率大致隨碳化溫度上升而增加。其中真密度值可達2.0 g/cm3以上，並顯示出碳化溫度700℃以上木材基本結構轉變為非晶質炭的物理變化。而收縮率與真密度值亦有正相關性。收炭率則與碳化溫度成負相關。碳化溫度500℃以上時碳化材之碳元素含量(C%)達80%，碳化溫度達1600℃時，達99%以上。碳原子比例值亦會隨碳化溫度上升而增加。而各樹種碳化材SEM觀察顯示在碳化溫度1200℃以上在碳化材徑切面上之細胞腔內有不同物質生成。 碳化材電阻係數隨碳化溫度增加呈曲線狀減低，且在碳化溫度700~900℃以上急速降低，其電阻係數對數值(logρ)隨C% 增加而下降。另外，縱向logρ值隨收縮率增加呈直線狀降低，隨真密度增加呈曲線狀降低。而由拉曼光譜分析得知，隨碳化溫度增加，碳化材石墨結構比例有增加情形，但石墨化程度與結晶層面的擴展程度相當有限。X射線繞射分析方面，碳化材在碳化溫度700℃以上時繞射角度會上升，晶體層間距會縮短。碳化材電磁波屏蔽效能(E.S.E.)隨碳化溫度上升而增大，碳化溫度800℃以上可達屏蔽等級3，符合一般設計需求。E.S.E.與電阻係數(ρ)及真密度(D)有顯著關係，碳化溫度1000℃泡桐碳化材E.S.E.平均值最高，達60.6 dB，效果與金屬網相當。就泡桐碳化材而言，升溫速度與E.S.E.成負相關，以3 ℃/min速度為宜。最後柳杉、杉木、紅櫟木與泡桐碳化材對於氨氣與二氧化硫具有吸附效能，大部分可達到或優於市售對照組之效能，泡桐碳化材最佳。 |